C++——静态成员

目录

静态成员的定义

静态成员变量

编程示例

存在的意义

静态成员函数

类内声明

类外定义

编程示例

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静态成员的定义

静态成员在C++类中是一个重要的概念，它包括静态成员变量和静态成员函数。静态成员的特点和存在的意义如下：

静态成员变量

1. 定义：

• 共享性：类的所有对象都能访问并修改静态成员变量，这使得对象之间能够进行数据共享。
• 唯一性：无论创建了多少个类的实例（对象），静态成员变量仅有一份拷贝。这意味着对静态成员变量的修改会影响到所有对象。

• 类内声明（声明但不分配内存）

  class MyClass {
  public:
      static int staticValue;  // 声明静态成员变量（类内）
      // 其他成员...
  };

2. 初始化：静态成员变量需要在类外进行初始化，通常在类的实现文件中。

• 类外定义（分配内存并初始化）

  int MyClass::staticVar = 42;  // 在类外定义并初始化（通常在.cpp文件）

3. 访问：静态成员变量可以通过类名直接访问，不需要创建类的对象。也可以通过类的对象访问。

• 通过类名直接访问静态成员变量，例：MyClass::staticValue
  •  MyClass（类名）+ ::（双冒号）+ （staticValue）静态变量名
• 通过类的对象访问静态成员变量，例：m1.staticValue
  • m1（对象）+ .（运算符）+ （staticValue）静态变量名

4. 用途：常用于存储类级别的信息（例如，计数类的实例数量）或全局数据需要被类的所有实例共享。

编程示例

#include <iostream>

using namespace std;

class MyClass
{
public: // 公有权限
    static int staticValue; // 声明一个静态成员变量

    void setStaticValue(int data); // 声明一个普通变量成员函数
};

// 类外初始化静态成员变量
int MyClass::staticValue = 0;

// 类外定义普通成员函数 setStaticValue 
void MyClass::setStaticValue(int data)
{
    staticValue += data; // 修改静态成员变量的值
}

int main()
{
    cout << "使用类名直接访问静态成员变量：" << MyClass::staticValue << endl << endl;

    // 定义两个对象
    MyClass m1,m2;

    // 两个对象输出的结果都是：0
    // m1、m2对象都能访问到静态变量 staticValue 说明静态变量是共享的
    // 以下通过类名访问静态成员变量
    cout << "m1对象访问静态成员变量的值：" << m1.staticValue << endl;
    cout << "m2对象访问静态成员变量的值：" << m2.staticValue << endl<< endl;


    // 不管有多少个对象，静态变量只有一份拷贝，表示静态成员变量的唯一性
    // 如果其中一个对象，对静态变量进行修改，都会影响到所有对象当问静态变量的结果
    cout << "m1对象修改静态变量的值由0改为1" << endl<< endl;
    m1.setStaticValue(1);
    cout << "m1对象访问静态成员变量的值：" << m1.staticValue << endl;
    cout << "m2对象访问静态成员变量的值：" << m2.staticValue << endl;

    return 0;
}

存在的意义

共享数据：允许对象之间共享数据，而不需要每个对象都有一份拷贝。

节省内存：对于频繁使用的类，使用静态成员可以节省内存。

独立于对象的功能：静态成员函数提供了一种在不创建对象的情况下执行操作的方法，这对于实现工具函数或管理类级别状态很有用。

静态成员函数

1. 定义：静态成员函数是可以不依赖于类的实例（对象）而被调用的函数。它不能访问类的非静态成员变量和非静态成员函数。

• 类内声明

  在类声明中使用 static 关键字修饰函数：

  class MyClass {
  public:
      static void staticFunction();  // 声明静态成员函数
  };

•  类外定义

  在类外部定义函数实现时不需要重复 static 关键字：

  void MyClass::staticFunction() {
      // 函数实现
      std::cout << "静态成员函数被调用" << std::endl;
  }

2. 访问：类似于静态成员变量，静态成员函数可以通过类名直接调用，也可以通过类的实例（对象）调用。

• 通过类名直接调用，例：MyClass::getStaticValueNumFunc()
• 通过对象直接调用，例：m1.getStaticValueNumFunc()

3. 用途：常用于实现与具体对象无关的功能，或访问静态成员变量。

编程示例

#include <iostream>

using namespace std;

class MyClass
{
private: // 私有权限
    static int staticValueNum; // 声明静态成员变量
public: // 公有权限
    static int getStaticValueNumFunc();

    MyClass() // 构造函数
    {
        staticValueNum++;
    }
    ~MyClass() //析构函数
    {
        staticValueNum--;
    }
};

// 在类外初始化静态变量
int MyClass::staticValueNum = 0;

// 在类外定义静态函数
int MyClass::getStaticValueNumFunc()
{
    return staticValueNum;
}

int main()
{
    cout << "通过类名访问静态成员函数：" << MyClass::getStaticValueNumFunc() << endl;

    // 创建对象
    MyClass m1;
    cout << "通过对象访问静态成员函数：" << m1.getStaticValueNumFunc() << endl;


    return 0;
}